Modelowanie transferu ciepła wewnątrz komory spalania
Do opisania skomplikowanych przepływów, takich jak wewnątrz silników samochodowych, inżynierowie używają metod obliczeniowej dynamiki płynów (CFD, Computational Fluid Dynamics). Tak jak w przypadku wszystkich technik modelowania, zawsze istnieje możliwość ulepszeń. W ramach projektu MINNOX producent samochodów DaimlerChrysler zbadał czynniki wpływające na transfer ciepła oraz sposób, w jaki należy je traktować w symulacjach CFD. Badanie przeprowadziło Centrum Badania Silników (ERC, Engine Research Center) firmy DaimlerChrysler. Naukowcy z centrum ERC rozpoczęli pracę od zbadania skutków zmienności gęstości w mieszance powietrza z paliwem w komorze spalania. Po zastosowaniu korekcji ściśliwości do współczynnika transferu ciepła mogli obliczyć dokładniejsze wartości strumienia ciepła. Pracownicy centrum ERC włączyli korekcję ściśliwości do dwóch dobrze znanych modeli CFD: KIVA-3 i STAR-CD. Następnie użyto tych dwóch modeli do symulacji przepływu, spalania i transferu ciepła w prototypowych silnikach opracowanych w projekcie MINNOX. Porównanie z danymi doświadczalnymi wykazało, że oba modele umożliwiają odtworzenie strumieni ciepła, które wcześniej nie były uwzględniane w dostatecznym stopniu. Niewielkie rozbieżności między wynikami uzyskanymi za pomocą modeli KIVA-3 i STAR-CD spowodowane były różnicami parametryzacji energii kinetycznej związanej z burzliwym przepływem przy ścianach cylindra. Naukowcom z centrum ERC udało się także stworzyć korektę siatki, która zwiększyła zgodność z funkcjami ściany dostarczonymi przez innych partnerów projektu MINNOX z Uniwersytetu Technicznego w Delft oraz z King's College w Londynie. Wspólnie pracownicy naukowi centrum ERC osiągnęli wyniki, które umożliwiają dokładniejsze ujęcie transferu ciepła w modelach CFD. To z kolei umożliwi partnerom projektu MINNOX identyfikację najbardziej efektywnych sposobów zmniejszenia ilości powstających w silnikach tlenków azotu.
